JP5121082B1 - ステレオグラム表示体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステレオグラムを立体物の凹凸により再現したステレオグラム表示体の提供。
【解決手段】ステレオグラム表示体１には左右の目の視差により立体視可能なステレオグラムが付されている。ステレオグラム表示体１は、表面２ａに凹凸が形成された基板２を備え、ステレオグラムはこの凹凸による陰影によって再現される。この凹凸は、カラーフィールドステレオグラムを表す元絵データに基づき作成された切削データをＮＣデータに変換し、ＮＣデータに基づいて基板２の表面２ａに切削加工を施すことにより形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、立体物に形成された凹凸によってステレオグラムが再現されたステレオグラム表示体及びその製造方法に関する。

従来より、両眼視差を利用して画像を立体として認識させるステレオグラムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようなステレオグラムは、例えばフリーソフト等を用いることで誰でも簡単に作成できる。また、ステレオグラムを印刷したポスターやカレンダー、うちわ等の応用製品も提案されている。

特開２００４−９４７３９号公報

ステレオグラムは紙等の被印刷物に印刷されて鑑賞に付されることが多かった。例えば、ステレオグラムが印刷されたポスター等を額に入れて壁掛けにすることでインテリアとして用いることが行われている。

本発明の目的は、印刷に代えて、ステレオグラムを立体物に形成された凹凸によって再現することにより、より鑑賞性に優れたステレオグラム表示体の提供を目的とする。

本発明の請求項１に記載のステレオグラム表示体は、左右の目の視差により立体視可能なステレオグラムが付されたステレオグラム表示体であって、表面に凹凸が形成された基板を備え、前記ステレオグラムは前記凹凸による陰影によって再現され、前記凹凸は、カラーフィールドステレオグラムを表す元絵データに基づき作成された切削データをＮＣデータに変換し、前記ＮＣデータに基づいて前記基板の表面に切削加工を施すことにより形成されることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載のステレオグラム表示体は、前記凹凸は、カラーフィールドステレオグラムにおける明度の高い部分については周囲に対して凸部となり、明度の低い部分については周囲に対して凹部となるよう形成されることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載のステレオグラム表示体は、前記凹凸の最大深さは１ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載のテレオグラム表示体は、成形加工に用いられる金型であることを特徴とする。

本発明の請求項５に記載のステレオグラム表示体製造方法は、表面に凹凸が形成された基板を備え左右の目の視差により立体視可能なステレオグラムが前記凹凸による陰影によって再現されたステレオグラム表示体を製造するステレオグラム表示体製造方法であって、請求項１〜３の何れかに記載のステレオグラム表示体を成形加工の金型として用いて他のステレオグラム表示体を製造することを特徴とする。

本発明の請求項６に記載のステレオグラム表示体製造方法は、表面に凹凸が形成された基板を備え左右の目の視差により立体視可能なステレオグラムが前記凹凸による陰影によって再現されたステレオグラム表示体を製造するステレオグラム表示体製造方法であって、カラーフィールドステレオグラムを表す元絵データを作成する元絵データ作成工程と、前記カラーフィールドステレオグラムにおける明度の高い部分については周囲に対して凸部となり、明度の低い部分については周囲に対して凹部となるように前記凹凸を形成するための切削データを前記元絵データに基づいて作成する切削データ作成工程と、前記切削データに基づきＮＣデータを作成するＮＣデータ作成工程と、前記ＮＣデータに基づいて前記基板の表面に切削加工を施すことにより前記基板の表面に前記凹凸を形成する切削工程と、を含むことを特徴とする。

本発明のステレオグラム表示体によれば、カラーフィールドステレオグラムを表す元絵データに基づき作成されたＮＣデータに基づいて凹凸が形成されるので、凹凸による陰影によってステレオグラムを再現できる。また、凹凸による陰影によってステレオグラムが再現されるので、より鑑賞性に優れたステレオグラム表示体を提供できる。

また、本発明のステレオグラム表示体によれば、カラーフィールドステレオグラムにおける明度の高い部分については周囲に対して凸部となり、明度の低い部分については周囲に対して凹部となるように凹凸が形成されるので、カラーフィールドステレオグラムにおけるのと同様の図形を立体視できる。

また、本発明のステレオグラム表示体によれば、前記凹凸の最大深さは１ｍｍ〜５ｍｍであるので、凹凸による陰影によりステレオグラムを再現できると共に、切削加工時における刃物への負担を軽減できる。

また、本発明のステレオグラム表示体は金型プレス又は射出成形用の金型であるので、この金型を用いて他のステレオグラム表示体を容易に製造できる。

また、本発明のステレオグラム表示体製造方法によれば、ステレオグラム表示体を金型プレス又は射出成形の金型として用いて他のステレオグラム表示体を製造するので、長時間の切削加工を行うことなくステレオグラム表示体を容易に量産できる。

また、本発明のステレオグラム表示体製造方法によれば、カラーフィールドステレオグラムを表す元絵データに基づき作成されたＮＣデータを利用して切削加工を施すことにより凹凸が形成されるので、凹凸による陰影によってステレオグラムを再現できる。

本発明の第１の実施形態に係るステレオグラム表示体を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態におけるステレオグラム表示体製造方法を示すフローチャートである。 （ａ）は下絵の一例を示す図であり、（ｂ）は下絵陰影データの一例を示す図である。 カラーフィールドステレオグラムの一例を示す図である。 図１のＶ−Ｖ線断面図である。 実施例１に係るステレオグラム表示体を示す斜視図である。 実施例２で用いられた下絵陰影データを示す図である。

[第１の実施形態]
以下、添付図面を参照して、本発明に従うステレオグラム表示体及びその製造方法の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態によるステレオグラム表示体を示す斜視図であり、図２は、図１のステレオグラム表示体の製造方法を示すフローチャートであり、図３（ａ）は下絵の一例を示す図であり、図３（ｂ）は下絵陰影データの一例を示す図であり、図４はカラーフィールドステレオグラムの一例を示す図であり、図５は図１のＶ−Ｖ線断面図である。

図１に示すステレオグラム表示体１は基板２を備え、基板２の表面２ａには切削加工が施されることにより凹凸が形成されている。このように形成された凹凸による陰影によりステレオグラムが再現され、観者が両眼の焦点位置をずらすことで立体的な図形が現れる。ここでは、このように立体的に現れる図形を「立体図形」と称するものとする。

ステレオグラム表示体１の製造方法について図２に示すフローチャートに基づき説明する。まず、立体図形の元になる白黒の絵（以下、「下絵」と称する。）を作成する（ステップＳ１）。下絵は、手描き、写真、著作権フリー素材、文字など、何でもよい。ここでは下絵として図３（ａ）に示す「月ウサギ」を用いた場合を例に説明する。次に、この下絵をデータ化して下絵データを作成し（ステップＳ２）、この下絵データに陰影処理を施して下絵陰影データを作成する。ここでは陰影処理として、近くに見える部分はより明るく、遠くに見える部分はより暗くなるように陰影を施す処理を行う。「月ウサギ」の下絵陰影データの一例を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示す例では、ウサギは全体が明るく、月は中心部分から周辺部分に向かって徐々に暗くなるように陰影処理が施されている。このような陰影処理により、球体の月の前面でウサギが跳ねている立体図形が現れることになる。なお、下絵陰影データに対して更に陰影を強調する処理（コントラストを強調する処理）を施してもよい。このように陰影を強調する処理を施すことにより、立体図形がよりはっきりと現れる。

次に下絵陰影データ基づき、図４に示す様なカラーフィールドステレオグラムを表す元絵データ（カラーフィールドステレオグラムデータ）を作成する（ステップＳ４）。元絵データ（カラーフィールドステレオグラム）の作成は、市販ソフト又はフリーソフトを用いて行うことができ、その作成方法は周知であるので詳細な説明は省略する。次に、元絵データに基づきＮＣデータを作成する（ステップＳ５）。ＮＣデータの作成については後述する。

最後に、マシニングセンタを用いてＮＣデータに基づく切削加工を基板２に施すことで、基板２の表面２ａに凹凸が形成される（ステップＳ６）。この凹凸による陰影により、基板２の表面２ａには上述したカラーフィールドステレオグラムを紙等の媒体に白黒印刷したのと同様のパターンが再現され、観者が両眼の焦点位置をずらすことで立体図形が現れる。つまり、カラーフィールドステレオグラムにおける明度の高い部分については周囲に対して凸部となり、明度の低い部分については周囲に対して凹部となるよう切削加工が施される。その結果、凸部の明度は周囲に対して相対的に高く、凹部の明度は周囲に対して相対的に低くなり、この濃淡の違いにより所定のパターンが再現される。そして、両眼の焦点位置をずらしてこのパターンを観ると、立体図形が現れる（即ち、下絵が立体的に現れる）。

切削加工に際しては加工開始から加工終了まで停止せずに一貫して切削（一貫加工）するが好ましい。切削加工を途中で中断すると位置ずれなどを起こし、立体図形の現れ方に影響するためである。

ここで、基板２の素材としては、金属、樹脂、木材など、切削加工が可能な素材であれば何でもよい。また、図１に示すような本実施形態におけるステレオグラム表示体１は、置物や壁掛けなどのインテリアに応用することができる。

次に、ステップＳ５におけるＮＣデータの作成について説明する。ＮＣデータの作成は市販のソフトを用いて行うことができ、本実施形態では特にＣＮＣ Ｓｏｆｔｗａｒｅ社のＭａｓｔｅｒｃａｍ（登録商標）の「Ａｒｔ」機能を用いる。

このような市販のソフトを用いてＮＣデータを作成する場合には、まず元絵データに基づき切削データを作成し、この切削データをＮＣデータへ変換する。切削データの作成は、切削領域サイズ、切削深さ、切削データの解像度（ｄｐｉ）、及びシェーディング値を指定して行う。切削領域サイズとは切削対象となる領域の長さ及び幅によって定義され、図１に示す例では表面２ａの長さＬ１と幅Ｗ１により定義される。

切削深さとは切削加工する際の最大切削深さを言い、図５に示すように、設定された切削深さＤの範囲内で凹凸が形成されることになる。切削深さＤが浅いと凹凸による陰影が足りず立体図形の視認が難くなる。切削深さＤを深くするほど描写力が向上し立体図形の視認が容易になるが、一定の深さを超えると、それ以上は立体図形の視認性は向上しない。また、過度に深い値を設定すると切削加工に刃物が耐えきれず、切削加工時に刃物が破損して一貫加工ができなくなる恐れがある。この切削深さＤは基板２の素材の種類に係わらず１ｍｍ〜５ｍｍとするのが好ましく、１．５ｍｍ〜３ｍｍとするのがより好ましい。１ｍｍ以上であればステレオグラムを再現するのに十分な陰影を表現でき、５ｍｍを超えると描写力にさほど変化を与えない一方で刃物への負担が大きくなり、１．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲であれば良好な陰影を表現しつつ刃物への負担を減らせるためである。

切削データの解像度は凹凸ひとつひとつの大きさを定めるものであり、解像度が低いと立体図形がにじんでぼやけたように見えてしまい表現力が落ちる。切削データの解像度が高いほど立体図形の見えやすさは向上するが、高い解像度に対応するために刃物の径を小さくし過ぎると切削加工時に刃物が破損して一貫加工ができなくなる恐れがある。よって、刃物の強度が一貫加工に耐えうる範囲で可及的に高解像度とするのが好ましい。

シェーディング値とは凹凸起伏の段階の値を言い、シェーディング値を大きくすると凹凸起伏の段階が増してなめらかな山型の起伏になるが、大きくなりすぎると凹凸がなめらかになり過ぎて立体図形が判別しにくくなる。一方、シェーディング値が小さくなりすぎるとカクカクした立体図形となり描写力が落ちる。凹凸による陰影の現れ方、ひいては立体図形の見やすさは、切削データの解像度とシェーディング値とのバランスによっても変化するため、シェーディング値は切削データの解像度を基に設定するのが好ましい。

このように元絵データに基づき切削データを作成した後に、切削加工で実際に使用する刃物径（Ｒ）及び切削ピッチ（刃物送り量）を指定して切削データをＮＣデータへ変換する。こうして得られたＮＣデータをマシニングセンタへ出力することで切削加工が実行される。

ここで、Ｍａｓｔｅｒｃａｍにて切削加工をシミュレーションすることもできる。切削加工をシミュレーションすることで、実際に切削加工を行わなくてもコンピュータ画面上で切削結果、つまり立体図形の見やすさを事前に確認することができる。上述したように、切削データの解像度とシェーディング値とのバランスによって立体図形の見やすさが変わるが、これらの最適値は切削領域サイズや基板２の素材、下絵の複雑さ、下絵陰影データの陰影の強さなど、種々の条件によっても異なるため、シミュレーションを行いながら最適値を導き出すのが好ましい。例えば、切削データの解像度及びシェーディング値についてＭａｓｔｅｒｃａｍによるデフォルト値を用いた場合でも立体図形は現れるが、この場合には立体図形の見やすさが担保できない。これらを適正値とすれば陰影を強調でき、立体図形をより見やすくできる。
［第２の実施形態］
次に、本発明に従うステレオグラム表示体及びその製造方法の第２の実施形態について説明する。本実施形態に基づくステレオグラム表示体は上述した第１の実施形態に基づくステレオグラム表示体１と略同一であるが、ステレオグラム表示体１は置物や壁掛けなどのインテリアに応用可能であるのに対し、本実施形態に基づくステレオグラム表示体は主に成形加工の金型として用いられるものである点で異なる。つまり、本実施形態に基づくステレオグラム表示体は、上述したステレオグラム表示体１に対し、その表面に施された凹凸が逆にされていて、このステレオグラム表示体を金型として用いて金型プレス等の成形加工により他のステレオグラム表示体を製造すると、当該他のステレオグラム表示体において、上述したステレオグラム表示体１におけるのと同様の立体図形が現れる。

このように凹凸が逆にされた金型としてのステレオグラム表示体を製造する際には元絵データは次のように作成される。まず、図２（ａ）に示す様な下絵を用意し、この下絵をデータ化して下絵データを作成する。次に、この下絵データを左右反転させた後に陰影処理を施すことで下絵陰影データを作成する。この場合の陰影処理では、上述した第１の実施形態とは反対に、近くに見える部分はより暗く、遠くに見える部分はより明るくなるように陰影を施す。そして、このようにして得られた下絵陰影データに基づき上述したのと同様に元絵データを作成する。なお、下絵データを左右反転させる代わりに、下絵を左右反転させてからデータ化しても良いし、下絵陰影データ又は元絵データを左右反転させてもよい。

元絵データをこのようにして作成することにより、本実施形態における金型としてのステレオグラム表示体では、真ん中が凹んだ球体の向こう側でウサギが跳ねている立体図形が現れることになる。そして、このステレオグラム表示体を金型として用いて他のステレオグラム表示体を製造すると、当該他のステレオグラム表示体には球体の月の前面でウサギが跳ねている立体図形が現れることになる。

なお、本実施形態における成形加工には、金型プレス、射出成形、熱成形、中空成形、圧縮成形などが含まれる。
［第３の実施形態］
次に、本発明に従うステレオグラム表示体及びその製造方法の第３の実施形態について説明する。本実施形態においては、上記第１及び第２の実施形態における製造方法によって製造されたステレオグラム表示体を金型プレスの金型として用い、鋼板をプレス加工して凹凸を形成することで、他のステレオグラム表示体を製造する。このように形成された凹凸によっても陰影によるステレオグラムが再現され、立体図形が現れる。

例えば第１の実施形態における製造方法にてステレオグラム表示体１を製造する場合、切削加工に要する時間は数十時間にも及び量産が困難であるが、切削加工によって製造されたステレオグラム表示体を金型として用いて他のステレオグラム表示体を製造すれば、当該他のステレオグラム表示体の量産が容易になる。なお、金型プレスについては周知であるので詳細な説明は省略する。
［第４の実施形態］
次に、本発明に従うステレオグラム表示体及びその製造方法の第４の実施形態について説明する。本実施形態においては、上記第２の実施形態における製造方法によって製造されたステレオグラム表示体を金型として用い、成形加工により凹凸面を有する基材を成形することで、他のステレオグラム表示体を製造する。このように形成された凹凸によっても陰影によるステレオグラムが再現され、立体図形が現れる。金型を用いた成形加工については周知であるので詳細な説明は省略する。なお、本実施形態における成形加工には、射出成形、熱成形、中空成形、圧縮成形などが含まれる。

[実施例１]
次に、上記第１の実施形態に係る実施例１について説明する。図６に示すように、本実施例におけるステレオグラム表示体１１は基盤１２を備え、基盤１２の表面には、表示領域１３と、額領域１４と、表示領域１３と額領域１４との境界を構成する溝部１５とが設けられている。本実施例では基板１２の材料としてアルミ合金を用いた。アルミ合金は比較的軟質であるため、途中で刃物を交換することなく比較的容易に一貫切削を行うことができる。この基板１２にはカラーアルマイトメッキが施され、表示領域１３についてはカラーアルマイトメッキが剥離された後に切削加工が施されることで凹凸が形成されている。
表示領域１３は楕円形をしており、本実施例における切削領域サイズの長さ及び幅は、この楕円形が内接する長方形の長さＬ２及び幅Ｗ２により定義され、具体的に長さＬ２は２９５ｍｍ、幅Ｗ２は２１０ｍｍである。下絵は図３（ａ）に示す月ウサギとし、図３（ｂ）に示す下絵陰影データを用いた。この下絵陰影データに対しては更に陰影を強調する処理を施した。切削深さは２ｍｍ、切削データの解像度は３、１２９ｂｐｉ、シェーディング値は０．０００３６７とした。切削加工はＲ０．５ｍｍのボールエンドミルを用いて縦型マシニングセンタで行い、送りピッチは０．１ｍｍとした。

上記条件で製造されたステレオグラム表示体１１では、基板１２の表示領域１３に施された凹凸による陰影によりステレオグラムが再現され、下絵の月ウサギをはっきりと立体視することができた。

[実施例２]
次に、第１の実施形態における実施例２について説明する。本実施例は上記実施例１と略同一であるが、図３（ｂ）に示す「月ウサギ」の下絵陰影データに代えて、図７に示す「帆船」の下絵陰影データを用いた。

この場合であっても、基板１２の表示領域１３に施された凹凸による陰影によりステレオグラムが再現され、下絵の帆船をはっきりと立体視することができた。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

例えば、上記実施形態では、下絵陰影データに基づき元絵データを作成し、この元絵データに基づき切削データを作成したが、例えば紙等に印刷されたカラーフィールドステレオグラムをスキャナで読み取り、このスキャナデータを元絵データとして用いることもできる。

１、１１、２１ ステレオグラム表示体
２、１２、２２ 基板
２ａ 表面
１３ 表示領域
１４ 額領域
１５ 溝部

Claims (6)

1. 左右の目の視差により立体視可能なステレオグラムが付されたステレオグラム表示体であって、
   表面に凹凸が形成された基板を備え、
   前記ステレオグラムは前記凹凸による陰影によって再現され、
   前記凹凸は、カラーフィールドステレオグラムを表す元絵データに基づき作成された切削データをＮＣデータに変換し、前記ＮＣデータに基づいて前記基板の表面に切削加工を施すことにより形成されることを特徴とするステレオグラム表示体。
2. 前記凹凸は、カラーフィールドステレオグラムにおける明度の高い部分については周囲に対して凸部となり、明度の低い部分については周囲に対して凹部となるよう形成されることを特徴とする、請求項１に記載のステレオグラム表示体。
3. 前記凹凸の最大深さは１ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のステレオグラム表示体。
4. 前記ステレオグラム表示体は、成形加工に用いられる金型であることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載のステレオグラム表示体。
5. 表面に凹凸が形成された基板を備え左右の目の視差により立体視可能なステレオグラムが前記凹凸による陰影によって再現されたステレオグラム表示体を製造するステレオグラム表示体製造方法であって、請求項１〜３の何れかに記載のステレオグラム表示体を成形加工の金型として用いて他のステレオグラム表示体を製造することを特徴とするステレオグラム表示体製造方法。
6. 表面に凹凸が形成された基板を備え左右の目の視差により立体視可能なステレオグラムが前記凹凸による陰影によって再現されたステレオグラム表示体を製造するステレオグラム表示体製造方法であって、カラーフィールドステレオグラムを表す元絵データを作成する元絵データ作成工程と、前記カラーフィールドステレオグラムにおける明度の高い部分については周囲に対して凸部となり、明度の低い部分については周囲に対して凹部となるように前記凹凸を形成するための切削データを前記元絵データに基づいて作成する切削データ作成工程と、前記切削データに基づきＮＣデータを作成するＮＣデータ作成工程と、前記ＮＣデータに基づいて前記基板の表面に切削加工を施すことにより前記基板の表面に前記凹凸を形成する切削工程と、を含むことを特徴とするステレオグラム表示体作成方法。